Wie man mit Solarstraßenlaternen Wärme erzeugt

Letztendlich werden nur etwa 30–40 % der zugeführten elektrischen Energie in Lichtenergie umgewandelt, die restlichen 60–70 % entstehen hauptsächlich durch Gitterschwingungen und nichtstrahlende Rekombination. Wird also Wärmeenergie erzeugt? Solarstraßenleuchte Wie viel Wärme erzeugt eine LED? Mit steigender Chiptemperatur nimmt die nicht-strahlende Rekombination zu, was die Lichtausbeute weiter verringert. Die entstehende Wärme kann im Betrieb zu Problemen führen. Zudem wissen viele Anwender von Hochleistungs-LEDs nicht, wie sie das Wärmeproblem effektiv lösen können, was die Zuverlässigkeit des Produkts erheblich beeinträchtigt. Unter Vorwärtsspannung nehmen die Elektronen Energie aus der Stromversorgung auf. Vom elektrischen Feld angetrieben, überwinden sie das Feld des PN-Übergangs und wechseln von der N- in die P-Zone. Dort rekombinieren sie mit den Löchern. Da die freien Elektronen in der P-Zone eine höhere Energie als die Valenzelektronen besitzen, fallen sie bei der Rekombination in einen niedrigeren Energiezustand zurück. Die überschüssige Energie wird in Form von Photonen freigesetzt. Die Wellenlänge der emittierten Photonen hängt von der Energiedifferenz Eg ab. Man erkennt, dass sich die lichtemittierende Zone hauptsächlich in der Nähe des PN-Übergangs befindet und die Lichtemission auf die Rekombination von Elektronen und Löchern zurückzuführen ist, bei der Energie freigesetzt wird. In einer Halbleiterdiode stoßen Elektronen auf ihrem gesamten Weg vom Eintritt in den Halbleiterbereich bis zum Austritt aus diesem auf Widerstand. Prinzipiell entspricht die Anzahl der von der negativen Elektrode emittierten Elektronen der Anzahl der zur positiven Elektrode zurückkehrenden Elektronen. Bei herkömmlichen Dioden liegt das Spektrum der bei der Rekombination von Elektronen-Loch-Paaren freigesetzten Photonen aufgrund des Energieniveauunterschieds (z. B.) nicht im sichtbaren Lichtbereich. Auf ihrem Weg innerhalb der Diode verbrauchen die Elektronen aufgrund des vorhandenen Widerstands Energie. Die Leistungsaufnahme entspricht den Grundgesetzen der Elektronik: Pu_003dI2Ru_003dI2(RN++RP)+IVTH. In der Formel: RN ist der Widerstand des N-Bereichs, VTH die Durchlassspannung des PN-Übergangs und RP die durch den Widerstand des P-Bereichs erzeugte Leistung. Die Wärme beträgt: Qu_003dPt. In der Formel: t ist die Zeit, in der die Diode eingeschaltet wird. Im Prinzip ist die LED immer noch eine Halbleiterdiode. Daher entspricht ihr Betriebsvorgang im Durchlassbetrieb der obigen Beschreibung. Die elektrische Leistung beträgt: PLE<sub>Du003dULED×ILED. In der Formel: ULED ist die Durchlassspannung der LED-Lichtquelle, ILED ist der durch die LED fließende Strom. Diese verbrauchte elektrische Leistung wird in Wärme umgewandelt und abgegeben: Qu_003dPLED×t. In der Formel: t ist die Einschaltzeit. Die Energie, die bei der Rekombination von Elektronen mit Löchern in der P-Zone freigesetzt wird, stammt nicht direkt von der externen Energiequelle. Da sich die Elektronen in der N-Zone befinden und kein externes elektrisches Feld vorhanden ist, liegt ihr Energieniveau um Eg höher als das Valenzelektronenniveau der P-Zone. Beim Erreichen der P-Zone rekombiniert ein Elektron mit einem Loch und wird zum Valenzelektron der P-Zone, wodurch viel Energie freigesetzt wird. Die Größe von Eg ist materialbedingt und unabhängig vom externen elektrischen Feld. Die externe Energiequelle bewirkt lediglich eine gerichtete Bewegung der Elektronen und überwindet so die Wirkung des PN-Übergangs. Die Wärmeentwicklung von Solarstraßenlaternen steht in keinem Zusammenhang mit der Lichtausbeute; es besteht kein Verhältnis zwischen den wenigen Prozent elektrischer Energie, die zur Lichterzeugung genutzt werden, und den verbleibenden wenigen Prozent, die zur Wärmeerzeugung verwendet werden. Durch das Verständnis der Wärmeentwicklung, des Wärmewiderstands und der Sperrschichttemperatur von Hochleistungs-LEDs, die Herleitung theoretischer Formeln und die Messung des Wärmewiderstands können wir das Gehäusedesign, die Bewertung und die Produktanwendung von Hochleistungs-LEDs untersuchen. Es ist anzumerken, dass das Wärmemanagement derzeit, da die Lichtausbeute von LED-Produkten noch nicht hoch ist, eine zentrale Rolle spielt. Die grundlegende Verbesserung der Lichtausbeute bei gleichzeitiger Reduzierung der Wärmeentwicklung ist daher unerlässlich. Dies erfordert technologischen Fortschritt in allen Bereichen der Chipfertigung, der LED-Gehäuseentwicklung und der Produktanwendung. [Dieser Inhalt wurde von Herstellern von Solarstraßenleuchten für Sie zusammengestellt und veröffentlicht.]

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